CN102517079B - 一种带内循环焦油催化裂解的生物质气化装置 - Google Patents

Abstract

针对当前生物质气化焦油处理方法中热裂解温度需求太高，催化裂解需要独立的裂解系统，投资大且只适用于大型气化系统等不足。提出一种适用于中小型气化系统的新型带内循环焦油催化裂解的生物质气化装置。就是在气化炉内部增加一个回流管路，使气化炉粗气返回炉内管。将催化剂放置在内循环管内，催化剂将回流的粗气催化裂解，把焦油变成小分子量的可燃气进行回收。本发明具备转化率高、产气容易、焦油含量低等优点。

Description

一种带内循环焦油催化裂解的生物质气化装置

技术领域

本发明属于生物质能利用技术领域，涉及一种带内循环焦油催化裂解的生物质气化装置。

背景技术

生物质气化作为生物质高品位科学利用，具有良好的发展前景，但由于气化炉产粗燃气中焦油含量高，缺少有效处理方法，已成为该技术应用推广的最主要障碍。焦油是生物质气化不可避免的副产品，在高温时呈气态，随温度降低逐渐凝结为液态。但当燃气温度低于200℃时焦油易凝结为液态，并与水、灰等结合堵塞输气管道或阀门等，严重影响气化装置的长期稳定运行。若呈气态进入灶具也难以实现完全燃烧，并容易产生炭黑等颗粒。由于焦油占粗燃气总能量的5％～15％，如果不经有效处理必将对环境和气化效率造成明显不利的影响。

目前，气化装置中控制焦油含量的可用技术有两类：一类是普通方法，另一类是裂解法。普通法除焦油又可分为湿法和干法两种。湿法包括水洗法和水滤法，即利用水洗燃气，使之快速降温，从而实现焦油冷凝并与灰分一起从燃气中分离的目的。该方法成本低、结构简单，早期净化系统应用较多，但湿法产生的含焦油废水外排，易造成二次污染，排出的焦油不能得到很好的利用。

干法是利用机械力或过滤的方法，使灰分和液态焦油滴利用惯性力从气流中分离出来，或使燃气通过多孔体等滤料来分离杂质。干法的缺点是利用机械力除焦油一般难以获得满意的净化效果，而过滤方法中焦油与灰尘易粘接一起堵塞过滤通道，故不宜作为独立的净化装置，而是多与其他净化装置组合使用。

裂解法又分热裂解和催化裂解，是在通过提供较高温度及其他条件下，把焦油分解成小分子可燃气体。热裂解法在1100℃以上才能得到较高的转换效率，小型生物质气化装置(如采用固定床)的气化温度一般为900℃左右，即使采用一些技术措施也难提高。因此，热裂解法要在实际中得到应用具有较大困难。

焦油热裂解需要很高温度，但如果借助某些催化剂的作用对焦油进行催化裂解，不但可使焦油裂解的温度下降，而且能提高裂解的效率。低温催化裂解是目前降低焦油含量最有发展前途的一项技术，也是解决生物质气化过程中焦油净化最主要的发展方向之一。但在现有工业应用中，催化裂解一般都需要增加独立的裂解反应系统，这样就大大增加了设备投资，通常裂解反应系统的热源来自燃烧部分粗气，这样也降低了燃气的品质。只能在大型气化系统中应用，而小型气化系统尚没有经济、实用、环保的焦油裂解方案。我国作为一个农业大国，生物质气化技术在我国农村的发展前景更为巨大，也更符合国家长期战略发展目标，所以研究适用于中小规模气化系统的焦油处理方法有着极其重大的研究意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够大幅度降低中小型生物质气化焦油脱除系统成本，且能大幅度提高焦油脱除率的带内循环焦油催化裂解的生物质气化装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括上端开设有进料口和气化炉粗气出口，下端开设有出灰口及进风口的气化炉，在气化炉内还安装有一端与气化炉粗气出口相连、另一端返回气化炉的内循环管，所述的内循环管内安放有催化剂层。

所述的催化剂层采用白云石、镍系催化剂或碱金属化合物。

本发明在气化炉内部增加一个内循环管路，气化炉出口粗气返回内循环管路；内循环管路安放催化剂层，气化炉出口粗气返回内循环管路的催化剂层，通过催化剂将其低温催化裂解，使焦油变成小分子量的可燃气进行回收；催化反应所需热量直接由生物质气化放热提供，温度范围控制在500～800℃。本发明在气化炉内部增加一个烟气内循环管路，气化炉出口粗气返回内循环管路进行催化裂解能够大幅度降低中小型生物质气化焦油脱除系统成本，且能大幅度提高焦油脱除率。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

1为气化炉，2为进料口，3为内循环管，4为催化剂层，5为燃气出口，6为进风口，7为出灰口，8为气化炉粗气出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明包括上端开设有进料口2和气化炉粗气出口8，下端开设有出灰口7及进风口6的气化炉1，在气化炉内还安装有一端与气化炉粗气出口8相连、另一端返回气化炉的内循环管3，所述的内循环管3内安放有催化剂层4，所述的催化剂层4采用白云石、镍系催化剂或碱金属化合物。

使用时，首先打开进料口2，向气化炉1内投入生物质燃料；采用点火器从下方点火，然后关闭进料口2对气化炉密封，并同时从进风口6通入空气，生物质燃料在气化炉1内发生不完全燃烧，产生粗燃气，粗燃气从气化炉粗气出口8进入内循环管3由催化剂层4发生催化裂解，从燃气出口5排出。不使用生物质气化炉时，打开出灰口7，进行除灰，也可以在运行时，边加料边除灰。

本发明的优点在于：

与其他生物质气化炉相比，本发明具有转化率高、产气容易、焦油含量低等优点，可用于玉米秸秆、小麦秸秆、稻壳、花生壳等各种生物质生产燃气，适于农村家庭使用。

Claims (4)

1.一种带内循环焦油催化裂解的生物质气化装置，其特征在于：包括上端开设有进料口（2）和气化炉粗气出口（8），下端开设有出灰口（7）及进风口（6）的气化炉（1），在气化炉内还安装有一端与气化炉粗气出口（8）相连、另一端返回气化炉的内循环管（3），气化炉出口粗气返回内循环管路，所述的内循环管（3）内安放有白云石、镍系催化剂或碱金属化合物的催化剂层（4）。 

2.根据权利要求1所述的一种带内循环焦油催化裂解的生物质气化装置，其特征在于：气化炉出口粗气返回内循环管路的催化剂层，通过催化剂将其低温催化裂解，使焦油变成小分子量的可燃气进行回收。 

3.根据权利要求1所述的一种带内循环焦油催化裂解的生物质气化装置，其特征在于：催化剂可活化及重复利用。 

4.根据权利要求1所述的一种带内循环焦油催化裂解的生物质气化装置，其特征在于：催化反应所需热量直接由生物质气化放热提供，温度范围控制在500～800℃。 

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